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STM32单片机电磁炮储能发射及云台控制设计

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软件简介

 电子武器是一种新的概念武器,它使用电磁力加速爆炸,并将电池的电能转化为子弹的动能。与常规武器相比,电子武器更具有优势,例如速度、效率和控制方式等。因此,所有国家都用电磁炮这种新的概念武器展开军备竞赛。
电磁炮将电磁能量用作发射能量来源,而无强大的冲击波或烟雾,并具有良好的隐藏功能。现在研究人员所设计的电磁炮,根据目标的大小和距离,可以选择适当的能量来调整射程。飞行中子弹的空气阻力低是由于其体积小,体重低,从而稳定了电磁武器的射击,并且由于电子枪管的发射是通过计算机控制的,因此可以获得更高的射击精度。从系统发射一枚炮弹所需成本来看,传统火炮与电磁炮相比有很大得差别。常规武器生产1兆焦耳能量耗资10美元,而电磁武器只需耗资0.1美元,电磁武器还可以有效减少炮口磨损和发射能量损失。速度快、射程远、结构简单、安全可靠这些优势使得在运输和后勤保障方面更加方便。
1980年以来,一种非常重要的电磁武器在未来作战计划的设计中发挥着重要作用。这就是为什么世界各国都在投入大量人力物力来研究电磁武器,我国在原始武器落后于欧美,但是在新兴武器上一定要领先,因此我国也对电磁炮投入了大量的研究。
电磁武器的加速器部分即常规弹药的爆炸性部件和加速器部件限制了它。体积大小和重量是武器和电磁武器战术使用的主要障碍。此外,电磁枪的初始速度也很大,相比于常规发射导弹飞行时间缩短,撞击概率增加,杀伤力更强,枪管火力减少,后座能力降低等等。然而,电磁炮的发射速度、高压和管道的动能对管道的使用寿命产生了重大影响,目前没有找到适合的、耐高温的、寿命长久的炮管轨道材料。电磁炮脉冲功要求在极短时间内释放存储的能量才能产生巨大的电流,其中最关键的部件还是高性能的大功率开关器件,它已成为制约电磁炮发展的一个重要技术瓶颈。电磁炮的电源系统储能密度和效率较低,脉冲电源系统将占据空间更大,电磁炮的发展在这种条件下被极大地限制了。
电磁炮能源转换率理论上能达到50%以上,但是目前技术条件下,还是做不到这么高的能源转换率。随着科学技术的发展,人类最终将找到并解决发射电磁武器(包括激光武器)所需的巨大能量,并为其配备设备,使其能够有效地运行。
系统总体设计
该系统利用STM32单片机实现电磁炮的储能、发射以及对云台的控制等功能。STM32是整个系统的核心控制部件,电磁炮系统电路由直流升压模块ZVS、超级电容以及可控硅组成,电磁炮发射信号通过蓝牙传输到单片机,单片机对信号加以判别,然后发出指令,通过可控硅和继电器控制电磁炮发射。主控芯片输出两路频率为50HZ的方波信号控制舵机云台两个维度的旋转,调整发射水平方向与仰角使炮管对准目标。调整完成,主控芯片发出信号控制可控硅和继电器闭合,开启放电开关,发射弹丸。另外,主控芯片输出4路PWM经过双H桥驱动电路,驱动电动机旋转,控制电机和小车运动。可通过按键调整小车速度,通过蓝牙模块实现手机遥控功能。利用OLED 实时显示参数,满足人机交互的需求。

第1章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 论文工作目的、意义及研究现状 1
1.2.1 论文研究的目的和意义 1
1.2.2 国内外研究现状 2
第2章 总体设计方案 4
2.1系统总体设计 4
2.2 主控芯片的选择 4
2.3 云台控制方案设计 5
2.4 电磁炮控制方案设计 5
第3章 硬件电路设计 6
3.1 最小系统电路设计 6
3.2电磁炮系统电路设计 9
3.2.1 电磁炮的基本原理 9
3.2.2 电磁炮炮管的材质以及线圈匝数选择 9
3.2.3 电磁炮系统及发射电路设计 9
3.3双H桥驱动电路设计 11
3.4 键盘显示电路设计 12
3.5蜂鸣器电路的设计 13
第4章 软件设计 15
4.1主控模块单片机程序设计 15
4.2 电机驱动程序设计 15
4.3 云台控制程序设计 17
4.5 蓝牙信号处理程序设计 19
4.6 OLED显示程序设计 21
4.7实验与数据分析 23
4.7.1弹道分析 23
4.7.2 能量分析 24
4.7.3测试结果 24
第5章 环境保护与社会经济效益 25
5.1 系统选材与环境的影响 25
5.2 系统设计对社会可持续发展的影响 25
5.3 系统的经济效益分析 25
第6章 总结 26
致 谢 28
参考文献 29
附 录 30
附录1 程序清单 30
附录2 原理图 39

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